摘要：PHC 管樁在使用過(guò)程中面臨著有害離子及凍融的侵蝕，使其結(jié)構(gòu)隨時(shí)間產(chǎn)生裂化?，F(xiàn)階段，研究人員已經(jīng)對(duì)現(xiàn)澆混凝土的耐久性問(wèn)題進(jìn)行了較為深入地研究，積累了大量的數(shù)據(jù)，也提出很多的解決的措施。與此相比，鮮見(jiàn)有人對(duì)PHC 管樁的耐久性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究及加全面相關(guān)數(shù)據(jù)的提出。通過(guò)研究我們發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)行摻磨細(xì)砂的PHC 管樁其耐久性指標(biāo)很低，并提出一些提高其耐久性的建議。
關(guān)鍵詞：PHC 管樁；耐久性；磨細(xì)砂
1 前言
PHC 管樁作為樁基礎(chǔ)建設(shè)的一種建筑構(gòu)件，其特有的使用方式，使其面臨著有害離子侵蝕的問(wèn)題，如地下水的沖擊和擠壓，土壤中可溶性粒子的滲透等等，這樣就出現(xiàn)了一個(gè)對(duì)PHC 管樁混凝土耐久性問(wèn)題的思考。混凝土耐久性問(wèn)題研究是近年來(lái)混凝土研究的一個(gè)熱門話題。研究人員已經(jīng)注意到在混凝土的使用過(guò)程中，隨著大量摻合料的使用，外加劑的加入和水灰比的大幅度降低可以很好的提高混凝土的耐久性。但對(duì)于作為水泥制品中的一種———PHC 管樁，其耐久性如何，相應(yīng)的研究與報(bào)道卻很少。
2 必要性
PHC 管樁應(yīng)用范圍的日益擴(kuò)大和耐久性要求的不斷提高，PHC 管樁能否適用于自然環(huán)境嚴(yán)酷的土建工程，如海洋、港口，寒冷地區(qū)、地下水中侵蝕性介質(zhì)濃度較高的西部及內(nèi)陸地區(qū)的工程，就迫切需要了解其耐久性能。
PHC 管樁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C80，按以前掌握的混凝土知識(shí)來(lái)推測(cè)，它理應(yīng)有高的耐久性指標(biāo)，如抗離子滲透性、高抗硫酸鹽侵蝕性，合格的抗凍性，因此能適用于各種嚴(yán)酷環(huán)境下的工程。但迄今為止，雖有部分論文提出一定要重視PHC 管樁的耐久性問(wèn)題，但國(guó)內(nèi)尚無(wú)系統(tǒng)的PHC 管樁的耐久性數(shù)據(jù)，即在耐久性研究領(lǐng)域尚處于空白。管樁基礎(chǔ)的不斷發(fā)展使得PHC 管樁的應(yīng)用地域不斷擴(kuò)大，現(xiàn)已被應(yīng)用于中西部地區(qū)和北方寒冷地區(qū)，這就對(duì)PHC 管樁的本身存在一個(gè)抗鹽類侵蝕和抗凍性要求?，F(xiàn)行的PHC 管樁能否滿足這些有耐久性要求的地區(qū)，目前是急需回答的一個(gè)問(wèn)題。
3 研究現(xiàn)狀
3.1 PH C 管樁耐久性的現(xiàn)狀
我國(guó)現(xiàn)行的PHC 管樁生產(chǎn)技術(shù)多為上世紀(jì)80 年代和90 年代從國(guó)外引進(jìn)的。1994 年，相關(guān)專家學(xué)者提出了用磨細(xì)砂等量替代部分硅酸鹽水泥的配料技術(shù)思路。
在PHC 管樁多年的使用過(guò)程中，與混凝土的耐久性越來(lái)越受到工程界的重視相比，我們查閱了國(guó)內(nèi)外有關(guān)PHC管樁耐久性的文獻(xiàn)資料，發(fā)現(xiàn)相關(guān)資料很少。
盡管人們通常不懷疑PHC 管樁的耐久性，文獻(xiàn)［1］卻提醒大家，應(yīng)注意PHC 管樁的耐久性問(wèn)題，對(duì)于有耐久性要求的場(chǎng)合，需按混凝土結(jié)構(gòu)耐久性要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。
文獻(xiàn)［2］簡(jiǎn)單討論了PHC 管樁在基礎(chǔ)工程中可能遭遇的耐久性問(wèn)題，討論了避免出現(xiàn)這些問(wèn)題的可能的技術(shù)途徑，但未提供PHC 管樁的耐久性指標(biāo)。王海飛［3］研究了提高PHC 抗氯離子滲透性的技術(shù)途徑，通過(guò)控制水膠比，摻加礦物摻和料來(lái)使PHC 達(dá)到用ASTM C1202 檢測(cè)的電量值小于600C，結(jié)果表明，當(dāng)水膠比≤0.30，膠凝材料≥500kg/m3 時(shí)，單摻30%～40%的S95 磨細(xì)礦粉，可使PHC 的抗?jié)B電量指標(biāo)小于1000C，但很難控制在600C 以下；通過(guò)磨細(xì)礦渣和硅灰復(fù)摻，可顯著降低混凝土的滲透性，當(dāng)磨細(xì)礦渣摻量為30%～40%，復(fù)摻5%～7%的硅灰，可容易地控制PHC 的抗?jié)B電量指標(biāo)小于600C，優(yōu)化出的摻量為：30%S95 磨細(xì)礦渣+5%硅灰。
雖然以上文獻(xiàn)對(duì)PHC 管樁的耐久性已經(jīng)有一定的研究，但研究方面往往集中在單一影響因素。PHC 管樁的適用范圍在不斷擴(kuò)展，現(xiàn)階段已被使用到中西部地區(qū)，這就存在凍融和鹽類侵蝕雙重作用，需要較全面地考慮其耐久性。
3.2 現(xiàn)行管樁耐久性的研究
一般認(rèn)為蒸養(yǎng)管樁混凝土的強(qiáng)度如此之高(C80，混凝土強(qiáng)度可達(dá)90MPa)，即使耐久性指標(biāo)有所降低，也不會(huì)有多大問(wèn)題。但試件的耐久性指標(biāo)測(cè)試結(jié)果大大出乎意料，其耐久性指標(biāo)很低。
3.2.1 試驗(yàn)過(guò)程
測(cè)試現(xiàn)行摻磨細(xì)砂的PHC 管樁混凝土各項(xiàng)耐久性指標(biāo)，主要包括抗凍性、滲透性及干濕循環(huán)條件下抗硫酸鹽腐蝕性，并于不摻磨細(xì)砂的進(jìn)行比較，檢測(cè)現(xiàn)行配比下PHC 管樁的耐久性。
?、旁牧希涸囼?yàn)使用P.Ⅱ42.5 硅酸鹽水泥，比表面積≥420m2/kg 的磨細(xì)砂、中砂、碎石、江門強(qiáng)力減水劑(固含量為30%)、水。
?、圃囼?yàn)配比：本次試驗(yàn)根據(jù)不同的膠凝材料用量既不同的膠凝材料，分為四個(gè)配比，具體配合比見(jiàn)表1：
美國(guó)ASTM C1202 法，《海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》(JTJ275－2001)“混凝土抗氯離子滲透性標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法”。
清華大學(xué)NEL 法， 中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)CCES01－2004 《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南》“混凝土中氯離子擴(kuò)散系數(shù)快速檢測(cè)的NEL 法”。實(shí)驗(yàn)步驟是：將來(lái)樣切成100×100×50mm 的試塊，用4mol/L的NaCl 溶液進(jìn)行真空飽鹽，用NEL－PDR 混凝土滲透性電測(cè)儀對(duì)氯離子擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)行測(cè)定。
?、诹蛩猁}腐蝕
我國(guó)目前尚無(wú)混凝土抗硫酸鹽侵蝕實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，研究中多沿用水泥抗硫酸鹽侵蝕實(shí)驗(yàn)方法。為此，采用如下實(shí)驗(yàn)方法：試件按下列干濕循環(huán)制度進(jìn)行干濕循環(huán)，觀察試件破損情況并測(cè)定一定循環(huán)次數(shù)后試件抗折、抗壓強(qiáng)度，見(jiàn)圖1。
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依據(jù)《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》(DL/T 5150-2001)，采用DR2 型混凝土全自動(dòng)凍融試驗(yàn)機(jī)、DT-10 動(dòng)彈儀和ES-60K 電子稱進(jìn)行混凝土抗凍實(shí)驗(yàn)。凍融介質(zhì)為人工海水，組成見(jiàn)表2。
3.2.2 結(jié)論
滲透性試驗(yàn)結(jié)果顯示：試件的滲透電量值與其氯離子擴(kuò)散系數(shù)沒(méi)有相關(guān)性；但試驗(yàn)結(jié)果都能顯示，摻入磨細(xì)砂后，特別是蒸養(yǎng)蒸壓工藝作用下，混凝土的滲透性明顯增加。
硫酸鹽腐蝕試驗(yàn)顯示：摻磨細(xì)砂的PHC 管樁混凝土在Na2SO4 溶液中經(jīng)歷15 次干濕循環(huán)后，試件兩端即出現(xiàn)明顯脹裂；而只用硅酸鹽水泥的PHC 管樁混凝土試件在Na2SO4 溶液中經(jīng)歷55 次干濕循環(huán)后，試件表面均完好無(wú)損。
抗凍實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：硅酸鹽水泥的PHC 管樁混凝土試樣可達(dá)F100，而摻磨細(xì)砂的試樣小于F75。
此初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，現(xiàn)行PHC 管樁混凝土的耐久性并非象人們想像得那樣好，雖然強(qiáng)度已高達(dá)90MPa 以上，但是其耐久性指標(biāo)卻出乎意料的低。
4 耐久性改善建議
蒸壓過(guò)程造成的混凝土中的微裂隙是造成PHC 管樁耐久性下降的主要因素。凡是能減少微裂隙的技術(shù)措施，如采用專用外加劑、合理的原材料級(jí)配、離心成型和養(yǎng)護(hù)工藝，均能提高PHC 管樁的耐久性。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，結(jié)合工廠中試，優(yōu)化出具有耐久性的PHC 管樁配合比范圍如下：膠凝材料總量應(yīng)為450～480kg/m3；水膠比控制在0.26～0.28；礦物摻和料摻入量為20%～30%；砂率保持在35%～38%；復(fù)合專用外加劑：1.0～1.2%B(膠凝材料總量)。
同時(shí)要求，制備優(yōu)質(zhì)的具有耐久性的PHC 管樁，必須采取特殊的離心成型、蒸養(yǎng)和蒸壓工藝制度。并采取如下措施：嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量，包括粗骨料種類、粒型、石粉含量，砂的含泥量，以及骨料的顆粒級(jí)配；采取專用外加劑，防止混凝土泌水，避免混凝土離心成型分層；調(diào)整離心成型工藝，使混凝土達(dá)最大致密化；調(diào)整混凝土的蒸養(yǎng)與蒸壓工藝，在保證生產(chǎn)效率的同時(shí)，盡可能減弱因高溫蒸壓工藝帶來(lái)的不良影響。
【參考文獻(xiàn)】
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